O EFEITO DO SOLVENTE ORGÂNICO ACETONA, DO DETERGENTE E DA ÁGUA NAS MEMBRANAS

Nesse primeiro EDI da SEI os alunos acompanharam a montagem do experimento, interagindo com o docente e auxiliando no preparo e identificação dos tubos. Em seguida, foram convidados a sugerirem antecipadamente o que aconteceria com a pigmentação dos tubos de ensaio contendo: 1 (água), 2 (acetona) e 3 (detergente).

Figura 11 – Materiais utilizados no EDI do Efeito Solvente Orgânico, Detergente e Água nas membranas

Figura 12 - Recorte do roteiro prático onde os alunos sugeriram as hipóteses sobre os tubos

Quanto ao questionamento do aspecto esperado dos tubos, os alunos responderam da seguinte maneira:

Gráfico 1 – Diferenças sugeridas pelos participantes nos tubos 1(Água), 2 (Detergente) e 3 (Acetona)

Fonte: Elaborado pelo pesquisador

Os dados mostram que 59% da turma anteciparam corretamente os resultados, afirmando que os tubos contendo detergente e acetona (Tubos 2 e 3) mudariam de coloração. Outros 18% afirmaram que em todos os tubos haveriam mudanças. Já 11% dos participantes afirmaram que haveriam mudanças na coloração, mas não foram capazes de ponderar em quais tubos essa mudança ocorreria. Não sabemos informar se foi pela incapacidade de propor uma hipótese ou displicência na leitura da pergunta. Discentes que afirmaram que haveria mudança apenas nos tubos 1 e 2; Mudança apenas no Tubo 2 e Mudança apenas no Tubo 3 compuseram 4% do total dos participantes.

A expectativa dos pesquisadores era que os alunos considerassem que haveria extravasamento do pigmento betacianinas nos tubos 2 e 3, em razão da desestruturação das membranas celulares. Nossa expectativa considerou que os alunos conheciam que a membrana tem um grande componente lipídico, assim a

4% 4% 4% 18% 59% 11%

Quais as diferenças macroscópicas você espera

que sejam observadas entre os 3 tubos

Mudança de cor apenas tubos 1 e 2

Mudança de cor apenas tubo 2

Mudança de cor apenas tubo 3

Mudança de cor em todos os tubos

Mudança de cor apenas nos tubos 2 e 3

Mudança de cor, mas não especifica qual tubo

acetona configurando como solvente orgânico e o detergente (em geral de natureza química desconhecida por eles) deveriam afetar sua organização, pois na vida cotidiana dos sujeitos os dois produtos removem “gordura” de utensílios ou superfícies. Quanto a água supomos que os alunos apostariam que ela seria inerte e ficaria “isolada” dentro ou fora da célula. Apesar de ser uma prática usual e presente em vários manuais de aulas práticas, nenhum aluno manifestou já ter realizado o experimento anteriormente.

Entretanto, na próxima etapa, quando os alunos foram convidados a produzirem suas hipóteses sobre o que aconteceria em cada um dos tubos de ensaio, com as devidas explicações sobre o fenômeno celular, o espírito investigativo parece ter sido aguçado e surgiram ideias diferentes. Essas hipóteses foram divididas de acordo com o líquido presente no interior do tubo de ensaio, ou seja, Água (1), Acetona (2) ou Detergente (3).

Gráfico 2 – Hipóteses geradas pelos participantes no Tubo contendo Água

Fonte: Elaborado pelo pesquisador

No tubo contendo água (Gráfico 2), 63% dos participantes sugeriram que não ocorreria alterações significativas na água. Entretanto, outros 22% fundamentaram a explicação em um conteúdo correlato, afirmando que haveria a osmose. Porém, segundo Alberts et al. (2017), a osmose desempenha um pequeno papel na regulação

22%

63% 7%

4% 4%

Hipóteses do Tubo contendo Água

Ocorrerá Osmose Sem Alterações Libera Coloração Devido ao pH não causa dano Não respondeu

dos líquidos internos, isso devido ao fato do citoplasma ser semelhante a um fluido resistente a mudanças na sua osmolaridade. Ou seja, há passagem da água livremente entre os compartimentos, sem provocar danos a membrana na grande maioria das vezes. Já 7% indicaram que haveria a liberação de coloração, devido ao fato de que das células possuírem “canais de água”. Outros 4% afirmaram que devido ao potencial hidrogeniônico (pH) não haveriam mudanças, contudo pelo fato do líquido circundante ser água isso não geraria efeito na membrana da beterraba. E outros 4% não geraram hipóteses sobre a água.

Gráfico 3 – Hipóteses geradas pelos participantes no Tubo contendo Detergente

Fonte: Elaborado pelo pesquisador 11% 3% 4% 4% 29% 4% 15% 26% 4%

Hipóteses no Tubo contendo Detergente

Degrada a membrana pelo seu carater anfipático Rompe a membrana devido seu carater básico Possui grande interação (Não especifica) Aumenta densidade Rompe os lipídios, desintegrando a membrana Desnatura as proteínas devido estrutura anfipática Libera pigmentação Degrada a membrana (Não especifica) Não respondeu

Já com relação do tubo contendo o detergente (Gráfico 3) 29% dos alunos afirmaram que aconteceria o rompimento dos lipídios desintegrando a membrana, mas os alunos não chegaram a uma explicação sobre o que ocorreria com as proteínas de membrana, visto que elas também seriam “degradadas” em conjunto com os fosfolipídios. Outros 26% afirmaram que ocorreria a degradação da membrana, sem postular uma explicação sobre como isso ocorreria. Outros 15% afirmaram que haveria o extravasamento de pigmentos por parte das células da beterraba, mas também não foram capazes de informar uma hipóteses de como isso ocorreria. Já 11% dos participantes afirmaram que pela composição anfipática do detergente, ele causaria danos à membrana da beterraba, com destaque a hipótese para um dos participantes (ALUNO 2) desse grupo que afirma:

“O detergente possui caráter anfipático que interage com as moléculas hidrofílicas e

hidrofóbicas da membrana, fazendo assim um “rompimento” da membrana e facilitando a saída do pigmento...”

Percebemos na afirmação acima que o aluno já detinha um conhecimento acerca do assunto, mesmo não sendo capaz de explicar o que ocorreria de fato, sendo uma hipótese bastante satisfatória, pois relacionou características anfipáticas do solvente que faria interações com as partes polares e apolares da membrana da beterraba.

Ainda dentro das hipóteses para o detergente, 3% dos participantes mencionaram que aconteceria o rompimento da membrana pelo caráter básico do detergente, e de fato a substância possui tal basicidade com o pH entre 5,5 – 8,0, porém não é a sua característica básica que causa danos à membrana, entretanto é uma hipótese relevante na perspectiva investigativa por buscar correlações com conhecimentos prévios. Outros 4% relataram que o detergente possui grande interação com a membrana, entretanto não foram capazes de especificar que tipo de interação acontece com ela. Já outros 4% propuseram que haveria o aumento da densidade dos tubos de beterraba, porém para que isso de fato ocorresse a massa ou o volume dos objetos contidos no tubo de ensaio deveriam diminuir e isso não aconteceu, dessa maneira a densidade não diminuiria.

Gráfico 4 – Hipóteses geradas no Tubo com Acetona

Fonte: Elaborado pelo pesquisador

Quando analisamos os dados do tubo contendo acetona (Gráfico 4), 29% dos participantes propuseram que ocorreria a “remoção” da coloração da beterraba; para outros 15% a membrana sofreria “algum tipo de dano” liberando sua coloração; enquanto que para outros 15% haveria o rompimento da membrana, porém em nenhum destes grupos, os alunos não foram capazes de propor como isso ocorreria na membrana. Já 11% propuseram que ocorreria o rompimento especificamente dos lipídios que compõe a membrana da beterraba, o que pode ser considerado uma aproximação com a resposta adequada, visto que a acetona tem uma cadeia carbônica apolar que age nas caudas dos fosfolipídios e em conjunto a isso desnaturam as proteínas que compõe a membrana. Outros 7% mencionaram que a beterraba iria ser desidratada. Os alunos não propuseram como isso de fato aconteceria na membrana, mas nos parece uma associação interessante com a

7% 3% 15% 4% 29% 15% 4% 11% 4% 4% 4%

Hipóteses no Tubo contendo Acetona

Desidrata a beterraba Rompe a membrana por ser ácida

Danifica (Não especifica) Aumenta a densidade Remove a coloração (Não explica como) Rompe a membrana Influência na permeabilidade Rompe os lipídios Não altera

vivência deles, tendo em vista que não só a acetona, mas outros solventes, como o álcool deixam as “mãos” com aspecto desidratado com a manipulação frequente. Outros 4% mencionaram que não iria ocorrer modificações na membrana, todavia quando realizado o experimento tal hipótese foi prontamente refutada. Já outros 4% mencionaram que a acetona tem ação nas proteínas presentes na membrana, isso de fato ocorre, porém, essa hipótese é complementar aos alunos que propuseram que a acetona traria danos aos lipídios. Outros 4% propuseram que a membrana se romperia pelo caráter ácido da acetona, entretanto sabemos que seu potencial hidrogeniônico pouco influência no rompimento da membrana. Outros 4% propuseram que haveria o aumento da densidade dos tubos de beterraba, porém para que isso de fato ocorresse a massa ou o volume dos objetos contidos no tubo de ensaio deveriam diminuir e isso não aconteceu, dessa maneira a densidade da beterraba não diminuiria. Outros 4% mencionaram que a acetona interferiria na permeabilidade, o que de fato ocorre, entretanto, o aluno não mencionou de que maneira tal reagente reagiria na membrana. E outros 4% propuseram que a acetona teria ação na parte polar da membrana da beterraba, entretanto, pelo fato da acetona ser apolar, ou seja, hidrofóbica, ela tem ação nas caudas dos fosfolipídios e não nas cabeças polares.

Consideramos a primeira etapa da EDI muito interessante, pois os alunos trouxeram uma grande diversidade de hipóteses, se esforçaram para contextualizar o fenômeno e se interessaram pela evolução da prática. Muitas vezes se levantaram e observaram os tubos e demonstravam estranheza pelo tubo contendo detergente começar a pigmentar com mais intensidade que o da acetona. Percebemos que os alunos se engajaram prontamente na proposta.

Ao longo da aula sempre que uma característica, composição ou propriedade da membrana era mencionada pelo professor, alguns alunos comentavam a informação buscando a contextualização no experimento. Algumas vezes os comentários seguiam o raciocínio de suas hipóteses iniciais e em outros caminhavam para se contradizerem. Especialmente porque a maioria das falas, afirmavam que ocorria a destruição dos componentes, como se as moléculas deixassem de existir, e com a evolução da aula, as falas já traziam mais a perspectiva de reorganização da membrana.

Figura 13 - Recorte parcial no qual os alunos poderiam reescrever suas hipóteses iniciais

Fonte: Elaborado pelo pesquisador

Posteriormente a aula, os sujeitos foram convidados a responder se sua hipótese foi confirmada em sua totalidade, confirmada parcialmente ou refutada (Figura 13). Do total dos participantes um (1) aluno não assinalou nenhuma das alternativas (SEM MARCAÇÃO), quatro (4) alunos responderam que a hipótese estava correta (GRUPO SIM), dois (2) alunos responderam que a hipótese não condizia com o resultado (GRUPO NÃO) e vinte (20) alunos responderam que a sua hipótese foi parcialmente confirmada (GRUPO EM PARTES).

A partir dessas subdivisões foi realizado a análise das respostas posteriores à aula dialógica. Nessa pergunta (Figura 13) os participantes foram solicitados a reescrever suas hipóteses caso não houvesse confirmação de suas hipóteses preliminares.

No GRUPO SEM MARCAÇÃO na reescrita da hipótese da água, o aluno afirmou que a água passa pelas proteínas presentes na membrana (o que de fato acontece) pela presença das aquaporinas na membrana celular. Na hipótese do tubo contendo acetona o participante afirmou que ela desorganiza os lipídios e as proteínas de membrana. Já no tubo contendo detergente o aluno mencionou que ocorreu a solubilização da proteína e a formação de micelas.

Após a aula o aluno foi capaz de reescrever a sua hipótese utilizando um vocabulário mais próximo do utilizado em sala e com uma melhora significativa no conteúdo trabalhado.

No GRUPO SIM, pelo fato ter sido solicitado a reescrita das hipóteses em caso da não confirmação, apenas dois, de quatro integrantes, reescreveram suas suposições, todavia apenas um componente do grupo teve sua hipótese inicial de fato condizente com a segunda versão e com o cientificamente aceito. Para exemplificar, fizemos o seguinte recorte do texto do ALUNO 05:

“O detergente é feito de gordura (lipídios) igual os lipídios da membrana,

associando aos radicais da proteína, que são solubilizada, os lipídios se organizam em micelas, deteriorando a membrana”

Por fim, podemos perceber nesse grupo que parte dos conceitos ministrados não foram interiorizados e que alguns alunos colocaram suas pressuposições como corretas, porém as mesmas não eram compatíveis com o conteúdo.

No GRUPO NÃO na reescrita da hipótese, os dois componentes adequaram a explicação no que se refere ao efeito da água, entretanto apenas um dos membros de fato conseguiu demonstrar no seu texto a incorporação dos conteúdos trabalhados relativos ao efeito da acetona e detergente.

Por fim, o GRUPO EM PARTES, foi o grupo mais heterogêneo e autocrítico. Nossa avaliação foi feita organizando as respostas semelhantes:

Os alunos reescreveram suas teorias com relação ao tubo contendo água, sendo que em 80% dos relatórios, os sujeitos foram capazes de explicar o fenômeno fundamentado no construído em sala de aula. Em 35% houve a menção ao transito livre da água; em 15% à não interferência na fluidez da membrana; outros 15% defenderam que nada ocorreria ou em outros 15% que a água não danifica a membrana.

Na análise do tubo contendo acetona a reformulação das hipóteses gerou os seguintes dados:

Gráfico 5 – Reescrita das hipóteses geradas no Tubo com Acetona (Grupo em Partes)

Fonte: Elaborado pelo pesquisador

Na reformulação das hipóteses acerca do tubo contendo acetona (Gráfico 5) 30% sugeriu que a acetona faria associação com a parte polar distanciando os fosfolipídios, esse dado foi bastante significativo, pois a intervenção dialógica foi trabalhada em cima desse contexto com os alunos. Já outros 5% mencionou que a acetona interfere na parte polar liquefazendo a membrana. Esses dois grupos que totalizam 35% da amostra do grupo demonstrou um maior poder de reescrita nas hipóteses propostas comparadas com as anteriores quando comparada com os demais. Outros 15% mencionaram que haveria a desorganização dos fosfolipídios, isso de fato acontece, entretanto, o grupo não foi capaz de fornecer mais dados sobre essa desorganização. Outros 5% afirmaram que a parte polar (da acetona) se

30% 5% 15% 10% 5% 10% 5% 5% 5% 5% 5%

Reescrita das Hipóteses do Acetona - Grupo em

Partes

Associa c/ a parte polar distanciando os fosfolipidios A parte polar associa c/ a parte apolar influenciando na permeabilidade

Desorganiza os fosfolipidios

Liquefaz a membrana (NÃO ESPECIFICA)

Reage com a parte polar (NÃO ESPECIFICA)

Interfere na fluidez (NÃO ESPECIFICA)

Interfere na parte polar liquefazendo a membrana Acetona é polar

Modifica a estrutura da membrana

A acetona é polar, interfere na permeabilidade da membrana

associaria com a parte apolar (da membrana) influenciando na permeabilidade, porém isso não acontece de fato, pois haveria repulsão das substâncias, não sendo possível uma interação entre as moléculas. Outros 10% sugeriram que a membrana iria se liquefazer; outros 10% que a acetona causaria interferência na membrana e outros 5% que a (acetona) reage com a parte polar, porém, nenhum desses três grupos, mesmo após a medição investigativa os alunos, não foram capazes de especificar a razão das hipóteses. Já outros 5% mencionaram apenas que acetona é polar, mas não foram capazes de especificar o que ocorreria na membrana pela polaridade da acetona. Outros 5% disseram que (a acetona) modifica a estrutura da membrana, porém, também não foram capazes de especificar como isso se realizaria. Já outros 5% não reescreveu sua hipótese. E outros 5% mencionaram que pelo fato da acetona ser polar ela interferiria na membrana, o ALUNO 26 sugeriu na sua reescrita:

“Ela (acetona) é polar, como a água, porém apresenta uma parte apolar que no momento que entrar em contato com a membrana consegue influenciar na sua permeabilidade”

Tal hipótese foi bastante específica ao comentar o que ocorreria com a membrana da beterraba, as substâncias e onde elas iriam interagir. O discente em questão demonstrou uma evolução quando se comparado a sua hipótese inicial com a reescrita.

No tubo contendo o detergente a reescrita dos alunos gerou os seguintes resultados:

Gráfico 6 – Reescrita das hipóteses geradas no Tubo com Detergente (Grupo em Partes)

Fonte: Elaborado pelo pesquisador

Na reformulação das hipóteses do tubo contendo detergente (Gráfico 6), 40% dos alunos alegaram que a proteína seria solubilizada com a formação de micelas como nas palavras do ALUNO 12:

“O detergente tornou as proteínas solubilizadas fazendo com que esta desnature

formando buracos na membrana, sendo assim esta membrana se rompe e os lipídios formam miscelas (micelas)”

Outros 5% indicaram que devido seu caráter anfipático (detergente) solubiliza as proteínas, nessa classificação os alunos apenas não mencionaram a formação de micelas que ocorrem na degradação da beterraba. Também outros 5% relataram que haveria a formação de micelas, porém não foram capazes, mesmo após a intervenção investigativa, de especificar como tal fato transcorreria e nesse caso ficou ausente a

40% 15% 25% 5% 5% 5% 5%

Reescrita das Hipóteses do Detergente - Grupo

em Partes

Solubiliza as proteinas da membrana formando micelas

Devido a semelhança com lipídios desmancha a membrana

Rompe a membrana (NÃO ESPECIFICA)

Dissolve a membrana devido seus lipídios Devidos seu carater anfipático, solubiliza as proteínas

Forma micelas (NÃO ESPECIFICA)

Desorganiza os fosfolipídios

solubilização das proteínas. Esses dois grupos podem ser considerados complementares, pois a alegação de um complementa a do outro.

Já outros 25% dos participantes apontaram que sucederia o rompimento da membrana, porém não foram capazes, mesmo após a intervenção investigativa, de especificar como tal fato transcorreria. Outros 15% indicaram que pelo fato do detergente possuir uma semelhança com os lipídios ele desmancha a membrana, porém não comentaram sobre o micelamento. Já outros 5% indicaram que a membrana seria dissolvida devido os lipídios contidos no detergente. E outros 5% mencionaram que haveria a desorganização dos fosfolipídios.

A partir desses dados podemos perceber que houve uma melhora significativa nas hipóteses geradas no tubo contendo detergente. Os alunos na reescrita utilizaram termos comentados em sala de aula, foram mais precisos em suas colocações e mesmo quando não foram específicos com todos os eventos foram geradas hipóteses mais próximas e condizentes do que as anteriores.